大学物理探索性试验

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1、大学物理探索性实验制作人：张垚单位：电信0904学号：0907050426指导老师：鱼老师11在学习大学物理探索性实验这门课程之前，我一直错误的以为它和大学物理实验一样，提前写满满的一张实验预习报告，实验后再写满满一张实验报告、画一些泛泛的图像。选了这门课程后，我才发现原来物理实验还可以在电脑上做，既轻松又方便。从第一次的《利用单摆测重力加速度》实验后我就明白“探索”的意义。尤其体现在已知误差的极限范围后再做实验，这样做实验准确率既高，又省去不必要的步骤。比如要使误差小于1%，求出小球要摆的次数。这就需要我们去想一个法子

2、，让已知的误差在1%内作为已知条件求出小球摆的最少次数。这就体现出了“探索”，带动我们的思维去想去做。选这门课程，真的让我受益颇多。下面就以《迈克尔逊干涉仪》实验为例，具体介绍一下这种方法是如何体现“探索”的。由2h=nλ·································@1两边同时求全微分,得2△h=n△λ+λ△n········@2将n=2h/λ·································@3和λ=2h/n·································@4代入

3、上式微分方程，得△λ/λ=△h/h+△n/n··········@5由于误差要控制在1%以内，即△λ/λ<=1%11令△h/h<=0.005····························@5且△n/n<=0.005因实验装置精度控制使得△h=0.00001mm代入@5可得h>=(0.00001/1000)/0.005=2*10^(-5)············@6将@6和钠光波长λ=633nm=6.33*10^(-7)代入h=nλ/2可得n>=2h/λ=2*2*10^(-5)/6.33*10^(-7)=63.1

4、9≈64(次)综上可知，如果看到条纹好像从中心一个一个地向外涌出64个以上，满足测得的波长误差控制在1%以内。下面，开始做《迈克尔逊干涉仪》实验。《迈克尔逊干涉仪》实验目的如下：1.了解迈克尔干涉仪的结构，掌握调节方法；了解螺距差。2.观察非定义域干涉条纹，了解其特点及变化规律。3.测量氦氖激光的光波波长。4.测量钠光的波长，波长差及相干长度。5.增强对条纹可见度及时间相干性的认识。6.对干涉仪的广泛用途有进一步的了解。：实验原理如下：迈克尔逊干涉仪原理图如下所示，G1，G2为材料、厚度相同的平行板，G1为镀银半透半反镜

5、，G2为补偿板。M1，M2是平面反射镜，M2是固定的，M2’是M2的虚像。M1安装在精密导轨上，可以沿光路方向移动。S是点光源（点光源或扩张光源），SP是观察屏及有关装置。试验中，可以看见经过M1镜反射的三束光光斑，记做1、2、3，经M2反射的两束光光斑，记做4、5,。调整光路时，要求2与4重合。11移动M1，改变干涉间距，可观察到干涉条纹随之改变。二平面反射镜之间的距离增大时，中心就“吐出”一个个圆环，距离减少时，中心就“吞进”一个个圆环。同时，条纹之间的间隔（既条纹的疏密）也发生改变。实验内容具体如下：1.认真阅读实

6、验原理，了解干涉仪的结构，及实验要求。2.调整好干涉仪。为实验做好准备。1）打开He-Ne激光器，在光源前面放一个小孔光栏，调节M2上的三个螺钉，使从小孔出射的激光束，经M1，M2反射后，在观察屏上重合。2）去掉小孔光栏，换上短焦距透镜而使光源成为发散光束，在两光程差不太大时，在毛玻璃屏上即可观察到干涉条纹，轻轻的调节M2后的螺钉，应出现基本在中心的圆纹。3.测量He-Ne激光的波长。缓慢移动微动手轮，移动M1，中心每“生出”或者“吞进”n个条纹，记下移动的距离，用公式2h/n求出波长（h为M1移动的距离）。4.测量钠光

7、波长、波长差及相干长度，观察条纹可见度的变化。按步骤3基础上（注意先将条纹调到3-4条），放钠光光源，同步骤3，根据条纹的吞吐可求得钠光波长，调节过程中，可发现钠光条纹的清晰度会产生变化。1）同步骤3，测量钠光的波长。2）慢慢移动M1，增加（或减少）光程差，条纹的可见度下降，乃至看不清条纹；继续同方向移动M1，条纹的可见度变好，最后变得很清晰，再移动M1，条纹又会变得不可见。记下条纹从不可见到次一个不可见M1的位置变化[t2-t1],则光程差L=2[t2-t1].根据对应公式，可求出波长差。111）将光程差跳到0附近，此

8、时光斑很大，很亮，记下这个位置t1，然后，增大光程差，会看到条纹可见度周期性变化，但越来越不可见，直到条纹消失，记下此刻的位置t2，钠光的相干长度就是[t1-t2].2.透明薄片折射率的测量。在在实验步骤3基础上，换用白光光源。在d=0的附近可看到白色的干涉花纹：中央是直线黑纹，即中央花纹；两旁是对称分布的彩色花纹。